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南佛罗里达州大学和马里兰大学基因治疗启示:海参吃海藻“窃取”叶绿体进行光合作用
南佛罗里达州大学和马里兰大学基因治疗启示:海参吃海藻“窃取”叶绿体进行光合作用
作者:严炎刘星 编译 | 2015/2/4 0:53:02 | 浏览:997 | 评论:0
      绿色的海参是如何在以太阳光“为食”后生存数月的,就像植物一样?发表在期刊《生物学通报》上的一项研究解开了谜底。作者展示了第一批直接证据表明翠绿色的海参的染色体包含来自于它的食物海藻的基因。这些基因帮助维持了海参体内的光合作用,从而为它提供所需要的食物。更重要的是,这是目前为止唯一一个从一个多细胞生物到另一个多细胞生物之间发生的功能性基因转移的例子。而这正是基因治疗的目的——纠正人类身上基于基因的疾病。

南佛罗里达州大学和马里兰大学基因治疗启示:海参吃海藻“窃取”叶绿体进行光合作用

  翠绿色的海参的染色体包含来自于它的食物海藻的基因

“海参是否是人类疗法的一个好(生物模型)?也许不是。但查明这种自然发生的基因转移机制或可能对未来医学应用具有极大的启发作用。”研究合作作者、南佛罗里达州大学和马里兰大学帕克分校的名誉教授西德尼·K·皮尔斯(Sidney K. Pierce)这样说道。

研究小组使用了一种高级成像技术证实了海藻V. litorea的基因存在绿叶海参( chlorotica)的染色体内。这一基因能够制造一种酶,后者对光合作用“机器”叶绿体的功能至关重要,叶绿体一般存在于植物和海藻里。

早在20世纪70年代科学家们就已经知道绿叶海参会从V. litorea(名为盗食质体,kleptoplasty)“偷取”叶绿体,并将其嵌入自己的消化细胞里,一旦进入海参细胞,叶绿体会继续发生光合作用,并持续9个月(远比在藻类身上进行的时间还要长)。这种光合作用会产生糖类物质和油脂,为海参提供营养物质。

至于海参是如何维持这些光合作用细胞器工作这么长时间一直是个颇具争议的问题,也是不少研究人员深入研究的课题。“这篇文章证实了海参染色体内存在修复叶绿体损伤并保证它们正常工作的海藻基因之一。” 皮尔斯说道。“这一基因结合进入海参的染色体并传递给下一代海参。”虽然下一代海参会重新从海藻体内“窃取”叶绿体,但维持叶绿体的基因已经存在海参的基因组里,皮尔斯解释道。

“海藻的基因竟然能在动物细胞内正常工作,这真是无法想象。” 皮尔斯表示。“但事实证明它们的确可以。这使得动物可以依赖阳光获得所需的营养物质。因此如果动物的食物来源出了问题,它们还不至于饿死,直到找到更多海藻补充营养。”

这种生物适应性也是快速进化的一个机制,皮尔斯表示。“当物种之间发生成功的基因转移,进化可以从一代传递给下一代。”而不是经历典型的上千年的进化时间尺度。

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